Устройство для восстановления скважины с полиэтиленовой трубой
Владельцы патента RU 2310736:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (RU)
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к устройствам для восстановления и ремонта обсадных труб в скважинах. Устройство содержит закрепленный на буровой штанге и выполненный с возможностью перемещения по оси устройства металлический корпус с передней частью, имеющей округлую заостренную конусную форму. Поверхность корпуса выполнена волнообразной в форме сферических выступов и впадин. В корпусе выполнены сквозной горизонтальный канал и связанные с ним сквозные радиальные каналы. Канал в передней части корпуса выполнен с уменьшением его диаметра. Все указанные каналы соединены с центральным питающим каналом в буровой штанге для обеспечения циркуляции горячей гидрожидкости. Корпус выполнен с возможностью вращения. Выступы сферической формы имеют диаметр, превышающий внутренний диаметр восстанавливаемой трубы. Повышается эффективность восстановления труб, снижаются затраты. 3 ил.
Изобретение относится к машинам для прокладки кабелей или проводов по земле, в земле или воде при строительно-дорожных и геологоразведочных технологиях применительно к разработке грунтов природных шельфов, имеющих III и IV группу прочности.
Известно устройство для резки труб в скважине (А.С. №605934 СССР, МПК 5 Е21В 29/00, опубл. 1978 г., бюл. №17), содержащее отклоняющий рычаг, шарнирно связанный с корпусом и установленный с возможностью взаимодействия одним концом с приводом резца, а другим с поверхностью трубы. В качестве привода резца установлен забойный гидравлический двигатель.
Известно устройство для резки труб в скважине, содержащее корпус с переводниками, внутри которого размещен привод резцов, выполненный в виде подпружиненного поршня со штоком и подпружиненные рычаги (А.С. 717278 СССР, МПК 5 Е21В 29/00, опубл. 1980 г.).
Известно устройство для восстановления деформированных обсадных колонн, предназначенное для восстановления скважины с полиэтиленовой трубой, содержащее закрепленный на буровой штанге и выполненный с возможностью перемещения по оси устройства металлический корпус с передней частью, имеющей заостренную конусную форму (SU 1219781 А, МПК4 Е21В 29/10, опубл. 23.03.1986).
Недостатком указанных устройств является то, что они не восстанавливают проходимость заклиненной и возможно деформированной протягиваемой полиэтиленовой трубы через участок наклонной скважины с нарушенными формой и размерами, вызванными обрушением окружающего грунта. В случае возникновения аварийной ситуации, т.е. когда протаскиваемую за расширителем трубу закусит обрушивающимся грунтом, восстановить скважину представляется возможным либо очень трудоемким и загрязняющим окружающее пространство путем раскопки ям до глубины залегания скважины с трубой примерно 5-7 м, если труба не получила вмятин, либо более совершенным путем восстановления скважины и даже помятой полиэтиленовой трубы с помощью предлагаемого устройства.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение условий проходимости в скважине заклиненной и возможно деформированной протягиваемой трубы, восстановление формы и размеров полиэтиленовой трубы, а также восстановление формы с частичным увеличением диаметра нарушенного участка наклонной скважины в месте заклинивания протягиваемой полиэтиленовой трубы.
При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении эффективности восстановления и полиэтиленовой трубы и скважины, а также снижении затрат на повторную прокладку скважины и повторное приобретение полиэтиленовой трубы.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для восстановления скважины с полиэтиленовой трубой содержит закрепленный на буровой штанге и выполненный с возможностью перемещения по оси устройства металлический корпус с передней частью, имеющей округлую заостренную конусную форму. Поверхность корпуса выполнена волнообразной в форме сферических выступов и впадин. В корпусе выполнены сквозной горизонтальный канал и связанные с ним сквозные радиальные каналы. Сквозной горизонтальный канал в передней части корпуса выполнен с уменьшением его диаметра. Для подачи и обеспечения циркуляции горячей гидрожидкости под регулируемым давлением все указанные каналы соединены с центральным питающим каналом в буровой штанг. Корпус выполнен с возможностью вращения, а выступы сферической формы имеют диаметр, превышающий внутренний диаметр восстанавливаемой полиэтиленовой трубы.
Устройство для восстановления скважины с полиэтиленовой трубой содержит металлический корпус из прочной стали с системой сквозных каналов для подвода под давлением гидрожидкости в местах контактов выступов (места выпуклостей устройства) с внутренней поверхностью трубы. Корпус устройства вращается с целью снижения усилия сопротивления по его проталкиванию и состоит из нескольких выступов сферической формы с диаметром каждого выступа, примерно на 5% превышающим внутренний диаметр прокладываемой полиэтиленовой трубы. При этом обеспечивается последовательное волнообразное выпучивание внешнего диаметра полиэтиленовой трубы в местах, возникающих контактов с поверхностью выступов, с одновременным восстановлением и увеличением диаметра скважины по окружной поверхности на величину около 5%. При этом по системе сквозных радиальных каналов, сквозному горизонтальному каналу и окружным выемкам между выступами и внутренней поверхностью трубы под давлением циркулирует горячая гидрожидкость для размягчения стенок полиэтиленовой трубы методом разогрева, а также для смазки контактирующих поверхностей. Кроме того, для поддержания оптимального давления циркулирующей гидрожидкости диаметр горизонтального канала на выходе в передней заостренной части корпуса устройства уменьшен примерно на 45...50%. Оптимальным давлением представляется давление, обеспечивающее прорыв гидрожидкости между внутренними стенками разогреваемой полиэтиленовой трубы и окружной поверхностью вращающихся и перемещающихся по осевой линии выступов под давлением штанги с последующим возвратом для повторного использования в накопительный бак-котел по внутренней полости полиэтиленовой трубы.
Заостренная передняя часть корпуса устройства обеспечивает плавное вхождение и последующее прохождение через смятую часть полиэтиленовой трубы с выправлением и расширением диаметра полиэтиленовой трубы и скважины, обеспечивая предварительный разогрев трубы путем циркуляции под давлением горячей гидрожидкости по системе сквозных радиальных каналов, сквозному горизонтальному каналу и окружным выемкам между сферическими выступами и внутренней поверхностью трубы. Управляемость скоростью вхождения и прохождения устройства контролируется и осуществляется через осевое усилие на толкающей штанге, расположенной на навигаторе. Исключение нестабильности рабочего процесса с дополнительными динамическими ударными нагрузками, вызывающими ускоренный износ или поломку устройства, достигается смазкой и центрированием устройства в трубе за счет придания ему вращательного движения в струе гидрожидкости, частично разделяющей его с внутренней поверхностью размягченной полиэтиленовой трубы. Разделяющая струя создается путем формирования по окружной поверхности устройства выемок между сферическими выступами.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено устройство в трубе, общий вид, стрелками показано направление гидрожидкости; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез В-В на фиг.1.
Устройство для восстановления скважины с полиэтиленовой трубой (фиг.1) содержит металлический корпус 1 из прочной стали с системой сквозных радиальных каналов 2 и сквозного горизонтального канала 3 с зауженным выходным отверстием в его конусной передней части. Устройство закреплено на буровой штанге 4, имеющей питающий центральный канал 5. Корпус 1 состоит из выступов 6 сферической формы с диаметром D, превышающим внутренний диаметр d восстанавливаемой полиэтиленовой трубы 7 путем образования волны 8. Смазка и размягчение полиэтиленовой трубы 7 осуществляются с помощью сквозных радиальных каналов 2, сквозного горизонтального канала 3 и окружных полостей 9, образованных между кольцевыми выемками в корпусе 1 и внутренней поверхностью полиэтиленовой трубы 7 между несколькими расширителями 6. Передняя часть 10 корпуса 1 имеет округлую заостренную форму. Окружная полость 9 представляет собой пространство, ограниченное впадинами между выступами 6 сферической формы и внутренней поверхностью трубы 7.
Монтируется устройство через буровую штангу 4 на буровой машине (называемой навигатором), предназначенной для обеспечения буровой штанге проталкивающего и тягового усилия, а также вращательного движения, нагрева и подачи гидрожидкости под регулируемым давлением.
Устройство для восстановления скважины с полиэтиленовой трубой работает следующим образом.
Для восстановления скважины (на фиг. не показано) и даже помятой полиэтиленовой трубы к месту начала проталкивания трубы 7 подгоняется навигатор (на фиг. не показано). Буровая штанга 4 с корпусом 1 устройства, закрепленным в передней части буровой штанги с помощью конусной резьбы, проталкивается в заклиненную и очень часто помятую полиэтиленовую трубу 7 по возможности ближе к расширителю скважины (на фиг. не показано), за которым протаскивается прикрепленная к нему полиэтиленовая труба. При этом по питающему центральному каналу 5 буровой штанги 4 под регулируемым давлением подается горячая гидрожидкость, которая, поступая в каналы 2 и 3 корпуса 1, циркулирует по ним и окружным полостям 9 и поступает в переднюю часть трубы 7. Излишки отработавшей и остывшей гидрожидкости прорываются под давлением между сферическими поверхностями выступов 6 и внутренней поверхностью полиэтиленовой трубы 7 и поступают в пройденную устройством часть полиэтиленовой трубы 7 и по ней возвращаются обратно в приемный бак (на фиг. не показано) для повторного подогрева и использования. Проходя по внутренней полости размягченной путем разогрева восстанавливаемой полиэтиленовой трубы 7, сферические выступы 6 устройства восстанавливают первоначальную форму смятой части полиэтиленовой трубы 7, исключая риск заклинивания устройства или разрушения трубы, и создают по внешнему диаметру трубы 7 бегущие волны 8, которые восстанавливают стенки скважины с частичным увеличением ее диаметра. Вращательное движение устройству передается через буровую штангу 4. Передняя часть 10 корпуса 1 устройства имеет округлую заостренную форму, что обеспечивает плавное вхождение и облегчает последующее прохождение через смятую часть полиэтиленовой трубы с выправлением и расширением диаметров трубы 7 и скважины. После восстановления скважины с частичным расширением процесс протаскивания полиэтиленовой трубы снова продолжается.
Применение устройства для восстановления скважины с полиэтиленовой трубой позволяет:
- полностью восстановить обрушившуюся в условиях возникшей аварийной ситуации скважину для прокладки кабелей или проводов под землей, а также выправить деформированную часть полиэтиленовой трубы;
- исключить ударные нагрузки при одновременном снижении сил сопротивления проталкиванию устройства. Это удается достигнуть за счет системы каналов и окружных полостей с обеспечением циркуляции в них гидрожидкости под давлением;
- исключить процесс заклинивания устройства в трубе или разрушения полиэтиленовой трубы путем предварительного подогрева;
- заостренная передняя часть предлагаемого устройства обеспечивает плавное вхождение и последующее прохождение через смятую часть полиэтиленовой трубы с выправлением и частичным расширением диаметра скважины.
Устройство для восстановления скважины с полиэтиленовой трубой, содержащее закрепленный на буровой штанге и выполненный с возможностью перемещения по оси устройства металлический корпус с передней частью, имеющей округлую заостренную конусную форму, отличающееся тем, что поверхность корпуса выполнена волнообразной в форме сферических выступов и впадин, в корпусе выполнены сквозной горизонтальный канал и связанные с ним сквозные радиальные каналы, сквозной горизонтальный канал в передней части корпуса выполнен с уменьшением его диаметра, для подачи и обеспечения циркуляции горячей гидрожидкости под регулируемым давлением все указанные каналы соединены с центральным питающим каналом в буровой штанге, корпус выполнен с возможностью вращения, а выступы сферической формы имеют диаметр, превышающий внутренний диаметр восстанавливаемой полиэтиленовой трубы.
